乳がん手術における潜在的近赤外蛍光イメージングアプリケーションを評価するための組織シミュレーファントム

この手順の全体的な目標は、乳房ファントムのような組織を使用した乳房温存手術における近赤外蛍光イメージングアプリケーションをシミュレートすることです。これは、最初に、さまざまなサイズと形状の蛍光封入体のような腫瘍を作成することによって達成されます。第2のステップは、ヒトの乳房組織と同様の光学特性を持つ乳房形状ファントムに蛍光介在物を統合することです。

次に、近赤外蛍光イメージングシステムを適用して、外科医を術中に誘導し、蛍光腫瘍様封入体の位置を特定および除去します。最後のステップは、蛍光腫瘍様封入体を除去した後の残存病変の存在について、手術腔の縁をスキャンすることです。該当する場合、外科医は近赤外蛍光イメージングシステムによって誘導された残りの腫瘍組織を切除することができます。

ベッドCTやMRIなどの既存の方法に対するこの手法の主な利点は、近赤外線蛍光です。光学イメージングは、高解像度の画像をリアルタイムで提供し、術中の設定に簡単に適用できます。さらに、この技術は安価で、非電離放射線を利用しています。

その手順を実演するのは、当研究室の大学院生です。まず、ビーズやビー玉などの腫瘍模倣インクルージョンのモデルとして役立つ、目的の形状とサイズの固体アイテムを収集します。腫瘍モデルを徹底的に洗浄し、凹凸を取り除きます。

各モデルを、表面が滑らかな別々の薄い壁の正方形のプラスチックボックスに入れます。必要に応じて、モデルをボックスの底に固定して所定の位置に保ちます。次に、必要な量のシリコーン成分Aをミキシングボウルに注ぎ、シリコーン成分Bを重量比10対1の比率で加えます。

両方の成分をよく混ぜます。プラスチックの箱にシリコン混合物をそっと注ぎ、気泡が閉じ込められないようにします。シリコーン混合物を少なくとも6時間固化させてから、型を切断して腫瘍モデルを取り除きます。

オプションで、シリコンモールドをジグザグパターンにカットして、きれいに元通りにフィットさせることができます。蛍光インクルージョンを作成するには、テキストプロトコルに記載されているようにアジ化ナトリウムで調製された50ミリリットルのトリス緩衝生理食塩水(TBS)に2グラムのアロスを加えます。沸点に達するまで電子レンジを使用してarosスラリーを加熱します。

アロスが完全に溶解するまでよくかき混ぜます。1.1グラムのヘモグロビンと5ミリリットルのイントラリピッド、20%から50ミリリットルのTBSを加え、これを絶えず攪拌しながらaros混合物に加え、周囲の乳房の光学特性に似せます。ファントムティッシュは、20.0ミリグラムの蛍光染料インシーとグリーンを83.8ミリリットルの脱イオン水に加えます。

この溶液から5ミリリットルをピペットで移し、それをアロス混合物に加えます。14マイクロモルの最終濃度を得るため。シリンジを使用して、シリコーン型にH aros混合物を静かに充填します。

蛍光介在物を室温で約1時間固化させます。型全体をアルミホイルで覆うことにより、介在物を光から保護します。固化後、型を静かに開き、介在物を押し出します。

アロスの介在物をアルミホイルで包み、摂氏4度の加湿保存容器に保管することで、光や脱水から保護します。カップ型の型を入手して、希望のサイズとボリュームの乳房ファントムを作成し、乳房ファントムを作成します。500ミリリットルの容量で、50グラムのゼラチン、250ブルームを500ミリリットルのTBSに加えます。

ゼラチンスラリーを絶えず攪拌しながら摂氏50度に加熱します。ゼラチンが完全に溶解したら、ゼラチン混合物を徐々に冷まし、摂氏35度の一定温度に保ちます。絶えず攪拌しながら温水浴を使用し、光子の吸収をシミュレートするために5.5グラムのウシヘモグロビンと25ミリリットルのイントラリピッドを加えます。

20%は、組織内の光子の散乱をシミュレートします。カップ型の型を摂氏4度で少なくとも1時間事前に冷やします。一度冷めたら。

ゼラチン混合物を型に注ぎ、アロス腫瘍の事前定義された深さに対応するレベルまで注ぎます。インクルージョンのシミュレーション。ゼラチン混合物を摂氏4度で30分から1時間固化させます。

固化後、蛍光性アロ介在物を模した腫瘍をファントムの表面に配置させ、小さな針で封入物を一時的に固定します。温かいゼラチン混合物の残りを残りの金型体積に注ぎ、屈折アーチファクトを作成することなく両方の層を接着できるようにします。蛍光腫瘍の位置をマークし、金型上の介在物をシミュレートしてから、ファントムを摂氏4度で一晩固化させます。

固まったら、介在物の一時的な固定に使用した針を取り外し、乳房ファントムを型からそっと取り出します。ブレストファントムをアルミホイルで包み、摂氏4度の加湿保存容器に保管することで、光や脱水症状から保護します。乳がん手術における標的蛍光イメージングのシミュレーションには、術中アプリケーション用の近赤外蛍光カメラシステムが必要です。

蛍光カメラシステムのセットアップについては、テキストプロトコルを参照してください。乳房ファントムを模した組織を容器から取り出し、蛍光のない平らな面に置きます。次に、蛍光イメージング装置を乳房ファントムの上に配置して、腫瘍の切除に十分な作動距離を残します。

封入体をシミュレートし、蛍光シグナルが検出されない場合に備えて、触診および/または幻乳房の蛍光イメージングを使用して蛍光封入体をシミュレートして腫瘍を特定します。インクルージョンがファントムの深すぎて検出できないか、インクルージョンのサイズ、ファントム乳房が特定され、腫瘍が除去されたら、画像取得時間を長くする必要があります。腫瘍の切除直後に従来の手術機器を使用してリアルタイムの蛍光ガイダンスの下で封入をシミュレートし、封入画像をシミュレートすると、残りの蛍光活性に対する手術腔は、残りの蛍光活性の場合に不十分な切除を示しています。

蛍光シグナルが画像に残らなくなるまで、直接蛍光ガイドの下で介在物残骸を切り取ります。蛍光ガイド下巨視的マージン状態をシミュレートするために切除されたファントムフラグメント。蛍光ガイド下術中腫瘍局在の評価代表結果をここに示します。

蛍光腫瘍様封入体は、約2センチメートルの深さまで検出されました。より深い播種されたインクルージョンは、オーバーレイファントム組織を切開した後に検出されました。外科医は、蛍光腫瘍様封入体に由来する蛍光シグナルによって絶えず導かれました。

腫瘍様封入体を切除した後のファントムの乳房温存手術中に、外科医は手術腔をスキャンすることにより手術の程度を評価しました。残存する蛍光シグナルは、腫瘍の切除が不完全であることを示し、腫瘍の残骸は同じ外科的処置中に切除されました。腫瘍様包含の切除後、切除されたしこりを画像化して、肉眼的外科的切除断端の状態を評価しました。

蛍光イメージングは、病理医が近接または陽性のマージンが疑われる領域を特定することにより、顕微鏡的マージンの状態の評価に役立つ可能性があります。この技術の意味は、モノクローナル抗体などの標的マイヤーズに近赤外蛍光、光学イメージング剤を結合させることにより、乳房温存手術のより良い結果にまで及びます。蛍光剤の標的送達は、術中イメージングアプリケーションのために得ることができます。